3.7 核能（教学课件）-【上好课】九年级科学上册同步高效课堂（浙教版）

3.7 核能 第3章 能量的转化与守恒 科学浙教版 九年级上册 学习目录 裂变和聚变 核能的和平利用—核电站 放射性 学习目标 了解裂变和聚变这两种获得核能的方式并解释原子弹和氢弹的基本原理； 了解核电站的原理及能量转化过程； 了解核能的特点，知道放射性的定义和三种射线。 课堂导入 人类所利用的能源绝大多数是由核能转化而来的，因为从太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核聚变反应而产生的。那么，核能是怎样产生的？人类是如何有效地控制和利用核能的？ PART 01 裂变和聚变 一、裂变和聚变 核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中所释放出的化学能要大得多。例如，1千克铀核全部转变为氪核和钡核时释放出的核能，超过了2000吨煤完全燃烧时释放出的化学能。 原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。 长崎原子弹爆炸时的情景 一、裂变和聚变 如何使原子核发生转变而释放出核能呢？ 获得核能的两条途径 裂变 聚变 质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。 2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。 一、裂变和聚变 例如用中子轰击铀-235原子核，可以使铀核裂变为氪核和钡核，同时向外释放能量，并产生2~3个新的中子。如果产生的中子继续轰击其他铀核，引起铀核裂变，就会导致越来越多的铀核不断地发生裂变，放出越来越多的能量。这种连锁式的铀核裂变反应称为链式反应。 链式裂变反应示意图，中子就像“点燃”核燃料的火柴 一、裂变和聚变 核裂变的应用 如果原子核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸，原子弹就是运用这个原理制造的。 原子弹——根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！！！ 一、裂变和聚变 核聚变 核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。 例如，氘核（核内有1个质子、1个中子的氢核）和氚核（核内有1个质子、2个中子的氢核）在超高温下聚合成氦核，并向外放出能量。 聚变反应示意图 一、裂变和聚变 核聚变的应用 热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，依靠自身产生的热就会使核反应继续下去。氢弹就是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。 氢弹爆炸时的情景 PART 02 核能的和平利用—核电站 二、核能的和平利用—核电站 核电站是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量产生电能的热力发电厂。由于控制核聚变的技术障碍，目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变反应而发电。 我国第一座自行设计建造的核电站——秦山核电站 二、核能的和平利用—核电站 对原子核裂变的链式反应加以控制，使核能缓慢、平稳地释放出来的装置称为核反应堆，简称反应堆，核反应堆是核电站的核心部分。 核电站的原理：利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。 核电站的能量转化过程是怎样的？ 核能→内能→机械能→电能 二、核能的和平利用—核电站 太阳辐射出的光和热，通过什么方式得到的？ 太阳的巨大能量就是内部核聚变产生的。在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能。这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。 二、核能的和平利用—核电站 核电引起的主要安全问题： （1）核反应失控，会损坏设备，引起放射性物质的泄露，放射性物质泄漏会造成放射性污染，因此必须采用可靠的防护措施； （2）放射性废料处理不当，会导致环境污染。 PART 03 放射性 三、放射性 早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。进一步研究发现，许多天然存在的元素也具有放射性。原子核的裂变也会产生一些放射性物质。 放射性物质的标志 放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质。 三、放射性 放射性物质放出的射线到底是什么呢？ 各种放射性元素放出的射线中包括α、β和γ三种射线。 α射线是带正电的高速运动的氦原子核流 α射线穿透能力最弱 在空气中只能前进几厘米 β射线穿透能力较强 能穿透几厘米厚的铝板 γ射线穿透能力最强 能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 β射线是带负电的高速运动的电子流 γ射线是能量很高的电磁波 三、放射性 放射性的利与弊 利 弊 放射性的应用 工业 农业 医疗 利用放射线来测量物体厚度； 用γ射线对机械设备进行探伤 利用放射线照射种子，使其变异，培育新的优良品；利用放射线可以杀菌 利用γ射线治疗癌症 过量的辐射对人体和动物的组织都有破坏的作用。因此，在使用放射性物质时，必须注意安全，也要防止放射性物质对空气、水、生活用品等的污染。 课堂练习 例1. 2024年3月27日，华能石岛湾高温气冷堆示范工程核能供暖项目正式并网运行，标志着四代核能供暖系统首次实现向城镇居民供暖，四代核能综合利用取得突破。下列有关核电站的说法正确的是（ ） A.核能属于可再生能源 B.核反应堆中发生化学变化 C.核电站发生的能量转化为：核能→内能→机械能→电能 D.核反应堆内发生轻核聚变 C 【解析】A. 核燃料在地球上的储量是有限的，消耗后短期内无法再生，属于不可再生能源，故A错误； B.核反应堆中的反应是核裂变，核裂变不属于化学 变化，因为化学变化的最小微粒是原子，而核裂变是原子核发生了变化，故B错误； C.核电站中首先核能转化为内能(通过核反应堆)，内能使水汽化推动汽轮机转动转化为机械能，汽轮机带动发电机发电转化为电能，能量转化为核能→内能→机械能→电能，故C正确； D.核电站的核反应堆内发生的是核裂变，而不是轻核聚变，故D错误。 故选C。 例2.如图表示用中子轰击铀—235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（ ） A.该模型表示的是核聚变 B.不能用该反应获得能量的方式来发电 C.该反应不会产生放射性物质 D.该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 课堂练习 D 【解析】A.根据图片可知，中子轰击重原子核，然后分解为质量较小的轻核，所以该模型表示的是核裂变，故A错误； B.可用该反应中的可控核裂变获得能量的方式来发电，故B错误； C.发生核反应时会产生反射性物质，该反应肯定会产生放射性物质，故C错误； D.该反应产生的中子仍然具有很多能量，可继续轰击其他铀核形成链式反应，故D正确。 故选D。 例3. 位于浙江省嘉兴市海盐县的秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。关于核电站下列说法正确的是（ ） A.核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化 B.秦山核电站利用了核聚变为电站提供能量 C.核电站周围核辐射严重，所以核电站要远离城市 D.核辐射主要有α射线，β射线和γ射线，其中α射线穿透能力最强 课堂练习 A 【解析】A.核能发电时，利用核能来加热水，用水产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电，所以能量转化为核能→内能→机械能→电能，故A正确; B.目前人类掌握了可控核裂变技术，所以泰山核电站利用了核裂变为电站提供能量，故B错误; C.虽然核裂变产生的核废料具有放射性，但是核电站的各种设施阻止了核辐射泄露，所以周围核辐射很低，故核电站不需要远离城市，故C错误; D.核辐射主要有α射线，β射线和γ射线，其中γ射线的穿透能力最强，故D错误。 故选A。 例4. 2017年，我国启动了中国聚变工程实验堆的工程设计。中国聚变工程实验堆按照太阳内部热核聚变的原理，设计建造可控的“人造太阳”造福人类社会。 （1）如图为核聚变示意图的是 （选填“甲”或“乙”）； （2）核电站的建设前期存在很多争议。下列观点中，支持核能发电的是 （多选，填字母） A.核能发电无二氧化碳排放，不会加剧地球温室效应 B.核废料中不能被完全用尽的核物质仍具有极强放射性，且残留时间长、毒性剧烈 C.核燃料的能量密度比化石燃料高几百万倍，核电站所使用的燃料体积小 课堂练习 甲 AC 课堂练习 【解析】（1）由图可知，图甲为小核聚成大核，为核聚变，图乙为大核分裂成小核。 （2）A.温室效应是由于二氧化碳等温室气体排放过量造成的，核能发电无二氧化碳排放，不会加剧地球温室效应，属于支持的观点，故A符合题意; B.核废料中不能被完全用尽的核物质仍具有极强放射性，且残留时间长、毒性剧毒，属于反对的观点，不是支持核能发电的观点，故B不符合题意; C.核燃料的能量密度比化石燃料高几百万倍，核电站所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，属于支持的观点，故C符合题意。 故选AC。 课堂总结 电能 裂变和聚变 核电站 核裂变 核能 核电站原理 太阳能 核聚变 放射性 三种放射线 放射性概念 放射性的利与弊 3.7 核能 谢谢观看 科学浙教版 九年级上册 $$